ANALISIS DATA INVERSI 2-DIMENSI DAN 3-DIMENSI UNTUK KARAKTERISASI NILAI RESISTIVITAS BAWAH PERMUKAAN DI SEKITAR SUMBER AIR PANAS KAMPALA Muh. Taufik Dwi Putra ˡ, Syamsuddin ˡ, Sabrianto Aswad ˡ. Program Studi Geofisika Universitas Hasanuddin Makassar
[email protected] ABSTAK Metode Geolistrik Resistivitas 3 Dimensi adalah teknik akuisisi yang menghasilkan citra resistivitas paling akurat dibanding 2 Dimensi, terutama dalam mendeteksi fluida di bawah permukaan tanah. Hal ini dapat dibuktikan dari hasil analisis kedua metode tersebut yang menunjukkan bahwa 3 Dimensi lebih akurat karena resistivitas dan penetrasi inversi 3D lebih dalam dibandingkan dengan inversi 2 Dimensi. Salah satu daerah di Sulawesi Selatan yang memiliki sumber mata air panas (hydrothermal) adalah Desa Kampala yang pemanfaatannya belum optimal sehingga dampak terhadap masyarakat lokal belum tampak. Oleh karena itu, perlu dikembangkan penelitian mengenai sistem hydrothermal dan penyelidikan kemungkinan adanya sesar-sesar yang mengontrol pemunculan sumber hydrothermal tersebut. Data resistivitas yang diperoleh di lapangan dari pengukuran geolistrik konfigurasi Wenner line X116 dan Line Y1-16 dapat dikelompokkan ke dalam 3 zona, yaitu zona resistivitas rendah (<10 Ωm) untuk lapisan yang diindikasikan sebagai air, zona resistivitas sedang (<20 Ωm) untuk lapisan yang diindikasikan sebagai tanah dan zona resistivitas tinggi (>50 Ωm) untuk batuan basalt. Kata kunci: Geolistrik, Inversi 3D, Hydrothermal, Sumber Air Panas Kampala.
PENDAHULUAN Ketersediaan sumber panas bumi di Indonesia secara umum berhubungan dengan daerah magmatik dan vulkanik sebagai sumber panasnya. Kepulauan Indonesia yang berada di jalur gunung api merupakan daerah yang berpotensi bagi terbentuknya panas bumi. Sumber hidrotermal atau air panas adalah suatu produk sistem geothermal yang tidak mengandung gas namun tidak menutup kemungkinan disekitar sumber air panas tersebut terdapat sumber panas bumi yang mengandung gas. Salah satu daerah di Sulawesi Selatan yang memiliki sumber air panas (hidrotermal)
adalah Desa Kampala yang memiliki 3 sumber air panas yaitu sumber air panas Panggo, Kampala, dan Pangesoran. Dimana letak sumber air panas Panggo dan Pangesoren terletak di pinggir sungai Kalawisu sedangkan sumber air panas Kampala berada di pinggir sungai Mangingotong. Penyelidikan dengan menggunakan metode geolistrik resistivitas 3-Dimensi. Secara teknik metode 3-Dimensi akan menghasilkan citra yang lebih resolutif dengan penetrasi yang lebih dalam dibanding dengan 2-Dimensi karena teknik akuisisi datanya lebih rapat sehingga jumlah data yang diperoleh akan lebih banyak. Penggambaran distribusi resistivitas 3-Dimensi mampu
menampilkan citra penyebaran resistivitas secara vertikal dan horizontal. Target dari Penelitian ini adalah untuk menganalisa hasil dari inversi data 2Dimensi dengan inversi data 3-Dimensi dan membuat penampang struktur batuan bawah permukaan disekitar sumber air panas kampala berdasarkan variasi resistivitasnya. Bumi tersusun atas lapisan-lapisan tanah yang nilai resistivitas suatu lapisan tanah atau batuan tertentu berbeda dengan nilai resistivitas lapisan tanah atau batuan lainnya. Nilai resistivitas ini dapat diketahui dengan menghubungkan sumber arus dengan sebuah Ammeter dan elektroda arus untuk mengukur sejumlah arus yang mengalir ke dalam tanah, kemudian ditempatkan dua elektroda potensial pada jarak tertentu untuk mengukur perbedaan potensial antara dua lokasi (Kanata dkk, 2008).Tahanan listrik dari suatu material didefinisikan sebagai tahanan listrik dari suatu penampang konduktor dengan luas penampang tertentu dan panjang tertentu. Jika tahanan jenis dari penampang konduktor yang mempunyai panjang L dan luas penampang A adalah ρ, maka tahanan R diekspresikan oleh persamaan (Telford, 1976).
R=
𝐿 𝐴
atau
𝐿
= 𝑅𝐴
keterangan : R = tahanan (Ω) ρ = tahanan jenis/resistivity (Ωm) L = panjang penampang (m) A = luas penampang (m2) Perubahan potensial sangat drastis pada daerah dekat sumber arus. Dimana gradien potensial yang berada di luar C1 dan C2
yang menjauh dari linier memiliki gradien potensial yang besar, sedangkan pada daerah antara C1 dan C2 gradien potensial kecil dan mendekati linier.Dari alasan ini, pengukuran potensial paling baik dilakukan pada daerah diantara C1 dan C2 yang mempunyai gradien potensial linier. Untuk menentukan perbedaan potensial antara dua titik yang ditimbulkan oleh sumber arus listrik C1 dan C2, maka dua elektroda potensial misalnya P1 dan P2 ditempatkan di dekat sumber (Gambar 1 )
Gambar 1. Dua elektroda arus dan dua elektroda potensial di permukaan bumi yang homogeny
Beda potensial pada Pı yang dipengaruhi oleh elektroda arus C1 dan C2 begitu juga sebaliknya, adalah : 𝜌𝐼 1 1 𝑉𝑝1 = ( − ) 2𝜋 𝑟1 𝑟2 𝜌𝐼 1 1 ( − ) 2𝜋 𝑟3 𝑟4 Sehingga beda potensial antara P1 dan P2 adalah : 𝑉𝑝2 =
V V P1 V P 2
2
1 1 1 1 r1 r2 r3 r4
Sehingga resistivitas untuk setiap pasangan elektroda dapat ditulis sebagai Δ𝑉 2𝜋 𝜌= 1 1 𝐼 {( − ) − ( 1 − 1 )} 𝑟1 𝑟2 𝑟3 𝑟4 Atau secara umum dapat ditulis sebagai :
𝜌=𝐾
Δ𝑉 𝐼
METODE Dalam survei 3-D dan 2-D masing-masing punya kelebihan dan kekurangan, semisal dengan menggunakan survei 3-D kita dapat lebih mudah dalam menginterpretasi data dengan baik dan benar serta bisa mendekati bentuk susungguhnya dari sebuah anomali, tapi membutuhkan area yang luas dan lapang. Sedangkan dengan survei 2-D meski dengan data yang di dapatkan mengurangi tingkat keefektifan dalam interpretasi tapi mampu menjangkau wilayah yang sulit dan sempit dalam proses survie. Tapi dalam pengukuran kali ini kita menggunakan konfigurasi wenner dengan metode pengambilan data secara horizontal dan vertical hingga berbentuk seperti gridgrid. Teknik ini akan membuat beberapa line yang saling berpotongan untuk mendapatkan data yang lebih akurat dari metode ini kita akan mendapatkan data resistivity dengan variasi elektroda Xc1,Yc1, ,Xc2,Yc2, ,Xp1,Yp1 ,Xp2,Yp2.(Gambar 2)
Gambar 2. Teknik pengambilan data resistivitas 3-Dimensi konfigurasi wanner
Program inversi menggambarkan dan membagi keadaan bawah permukaan dalam bentuk sejumlah blok 3-Dimensi Model 3Dimensi menggunakan program inversi yang terdiri dari sejumlah kotak persegi. Susunan kotak persegi ini terikat oleh distribusi dari titik datum dan pseudosection. Distribusikan ukuran kotak secara otomatis dihasilkan dari program, maka jumlah kotak tidak akan melebihi jumlah datum. Software ini dapat menampilkan potongan melintang (cross section) data geolistrik hasil inversi program Res3DInv.
Gambar 3 Model blok 3-Dimensi (a) Model blok segiempat dengan elektroda pada arah sumbu-x dan sumbu-y; (b) Model blok puncak tegak lurus horisontal; (Sumber: Geotomo, 2010)
Diskritasi model dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama, membagi model menjadi blok-blok kecil yang lebarnya sama dengan jarak terkecil antara elektroda. Selanjutnya, membagi model menjadi blok-blok yang pada beberapa lapisan pertamanya dibagi dua secara vertikal maupun horisontal dari cara yang pertama (Gambar 3). Karna resolusi
metode resistivity berkurang dengan bertambahnya kedalaman, maka lebih efektif jika blok yang dibagi dua hanya lapisan pertama dan kedua saja (Loke, 2011) GEOMORFOLOGI Pembagian geomorfologi didasarkan relief permukaan, bentuk morfologi dan penyebaran batuan. Berdasarkan kriteria tersebut, maka geomorfologi daerah panas bumi Kampala, Sinjai dapat dibagi menjadi dua satuan yaitu : Geomorfologi Perbukitan dan Geomorfologi Pedataran. Geomorfologi Perbukitan menempati ± 90% dari Batuan Sedimen, terdiri dari perselingan antara konglomerat, batu pasir berukuran kasar hingga sangat halus, lanau dan batu lempung. Umumnya berlapis baik, terlipat lemah, jurus bervariasi dari timurlaut-baratdaya hingga daerah panas bumi Kampala, Sinjai, terdiri dari baratlaut-tenggara dengan kemiringan Geomorfologi Sedimen dan geomorfologi perbukitan basal.
Gambar 6 Model Geologi sintetik dalam Software Res3Dmod
Setelah menganalisis data didapatkan beberapa perbedaan dari hasil inversi anatara lain didapatkan pencitraan dari hasil inversi 3-Dimensi dengan kedalaman 11,6 m sedangkan dengan inversi 2-Dimensi 7,45 m. Kemudian pada pendekatan nilai resistivitas dimana pada pemodelan data di berikan nilai resistivitas anomali 50 Ωm dengan resistivitas latar 100 Ωm, pada inversi 3-Dimensi anomali diidentifikasi dengan nilai resistivitas 65.7 Ωm sedangkan pada inversi 2-Dimensi didapatkan nilai resistivitas pada anomaly 78.8 Ωm. Dari segi pencitraan menggunakan inversi 3-Dimensi (Gambar 7)
INVERSI 2-DIMENSI dan 3-DIMENSI Pemodelan semu yang digunakan pada Gambar 6 di peruntukkan agar dapat membandingkan data yang menggunakan Inversi 2-Dimensi dengan inversi 3Dimensi.
Gambar 7 Penampang Resistivitas Horizontal XY dan kedalaman Z dengan inversi 3 Dimensi.
lebih baik dibandingkan inversi 2-Dimensi (Gambar 8,9,10,11) khususnya dalam penghitungan volume anomaly resistivitas.
Gambar 4 Tampilan 3 Dimensi Menggunakan
Gambar 9 Line X7 menggunakan inversi 2 Dimensi dengan iterasi 2
Voxler dari data Hasil Inversi 3 Dimens Gambar 10 Line X8 menggunakan inversi 2 Dimensi dengan iterasi 2
Gambar 11 Line X16 menggunakan inversi 2 Dimensi dengan iterasi 2
GEOLISTRIK Dari hasil pengurukuran reisistivitas didapatkan bahwa ada 3 zona reisistivitas yaitu zona resistivitas rendah, resisitivitas menengah ,dan zona resistivitas tinggi. Zona tahanan jenis rendah dengan resistivitas di bawah 1Ωm (berwarna biru), zona tahanan jenis rendah diinterpretasikan sebagai akuifer air panas. Nilai resistivitas sedang di atas 10 Ωm dan kurang dari 30 Ωm (berwana hijau dan kuning) diasumsikan sebagai tanah atau zona lapuk yang diketahui dipermukaan tanahnya digunakan sebagai area persawahan yang membutuhkan tanah yang gembur dalam bercocok tanam. Nilai resistivitas tinggi diatas 30 Ωm (berwarna orange sampai ungu) diidentifikasi sebagai Batu basalt yang diduga muncul akibat intrusi yang menyebakan patahan pada sesar kampala. (Gambar 4)
Pada lokasi penelitian yang merupakan areah persawahan dengan topographi diagonal dari daratan tinggi kerendah (Utara ke-Selatan) yang berujung pada sungai. terlihat anomali dengan resistivitas rendah berada dekat dengan lokasi sumber air panas yang tersebar dari daratan tinggi kerendah terlihat seperti sebuah pengaliran air bawah tanah. Hal ini diidentifikasi sebagai aliran sumber air panas. (Gambar 5)
Gambar 5 Penampang Resistivitas 3 Dimensi Horizontal yang di Overlay pada Lokasi Penelitian
KESIMPULAN Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Dari analisis perbandingan data yang diinversi 2 Dimensi dan inversi 3 Dimensi dapat disimpulkan bahwa : a. Pendekatan nilai resistivitas inversi 3 Dimensi lebih akurat dibandingkan dengan inversi 2 Dimensi b. Penetrasi kedalaman inversi 3 Dimensi lebih dalam dibanding dengan inversi 2 Dimensi. c. Pengambilan data 3 dimensi dari 1 arah mengurangi akurasi dalam Penggambaran geometri anomali resistivitas, hal ini disebabkan nilai resistivitas akan memanjang mengikuti arah lintas. 2. Data resistivitas yang diperoleh dapat dikelompokkan kedalam 3 zona yaitu zona resistivitas rendah (<10 Ωm) untuk lapisan yang diindikasikan sebagai air , zona resistivitas sedang (<20 Ωm) untuk lapisan yang diindikasi sebagai tanah dan zona resistivitas tinggi (>50 Ωm) untuk batuan basalt.
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Dari analisis perbandingan data yang diinversi 2 Dimensi dan inversi 3 Dimensi dapat disimpulkan bahwa : a. Pendekatan nilai resistivitas inversi 3 Dimensi lebih akurat dibandingkan dengan inversi 2 Dimensi b. Penetrasi kedalaman inversi 3 Dimensi lebih dalam dibanding dengan inversi 2 Dimensi.
c. Pengambilan data 3 dimensi dari 1 arah mengurangi akurasi dalam penggambaran geometri anomali resistivitas, hal ini disebabkan nilai resistivitas akan memanjang mengikuti arah lintas. 2. Data resistivitas yang diperoleh dapat dikelompokkan kedalam 3 zona yaitu zona resistivitas rendah (<10 Ωm) untuk lapisan yang diindikasikan sebagai air , zona resistivitas sedang (<20 Ωm) untuk lapisan yang diindikasi sebagai tanah dan zona resistivitas tinggi (>50 Ωm) untuk batuan basalt. DAFTAR PUSTAKA Andri E. S.W., Fredi Nanlohi, Bakrun 2007 “ Survei panas bumi terpadu (geologi, geokimia dan geofisika) daerah kampala kabupaten sinjai, sulawesi selatan” Kelompok Kerja Penelitian Panas Bumi Elvihani M 2007 “Potensi panas bumi, metoda geokimia, Daerah Kampala, Kabupaten Sinjai, Provinsi Sulawesi Selatan” Departement of Geologi. Loke 2004 Dr. M.H. “3-D Electrical Imaging Serveis” Tutorial : 2-D and 3-D electrical imaging serveis Copyright(1996-2004). Loke 2011 Dr. M.H. “Rapid 3-D Resistivity & IP inversion using the leastsquares method” Geotama software Res3DInv Copyright(2000-2014). Loke 2014 Dr. M.H. “ 3-D resistivity & IP forward modelin using the finitedifference and finite-element methods” Geotama software Res3-Dimensimod Copyright(2000-2014).
